Lição de casa da aula: A Primeira Lei da Termodinâmica Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a calcular a mudança na energia interna de um sistema comparando o aquecimento e o trabalho realizado pelo sistema.

Questão 1

Uma corda é puxada, aumentando sua tensão. O trabalho realizado puxando a corda é 23 J. Ao ser puxada, a corda também é aquecida pela mão da pessoa que a puxa, por uma rede de 1,5 J. Qual é a mudança na energia interna da corda? Dê sua resposta a três números significativos.

Questão 2

Um cilindro contém um gás que recebe aquecimento líquido de 15 J. Enquanto o gás é aquecido, a tampa do cilindro é movida para cima por uma distância de 15 cm, como mostrado no diagrama. A massa da tampa é 1,45 kg. Quanto a energia interna do gás aumenta durante o aquecimento? Responda para dois números significativos.

Questão 3

Uma mola é comprimida, aumentando a sua tensão. O trabalho realizado na compressão da mola é de 1,32 J. Enquanto é comprimida, a mola aquece a mão da pessoa que a empurra 0,15 J. Qual é a variação da energia interna da mola? Responda com três algarismos significativos.

Questão 4

Um líquido num recipiente fechado recebe um calor total, Δ𝑄Δ𝑄inext, de 125 J do meio envolvente, levando-o a dilatar ligeiramente, como se mostra no diagrama. O líquido dilata-se mais do que o recipiente e a dilatação maior do líquido exerce uma pressão tal no recipiente que o deforma. O aumento da energia potencial elástica devido à deformação do recipiente é de 15 J. Qual é a variação da energia interna do líquido?

Questão 5

Qual das seguintes fórmulas representa corretamente a mudança na energia interna de um sistema, onde Δ𝑄 é o aquecimento líquido do sistema e Δ𝑊 é o trabalho líquido realizado pelo sistema?

  • AΔ𝐸=Δ𝑊Δ𝑄
  • BΔ𝐸=Δ𝑄+Δ𝑊
  • CΔ𝐸=Δ𝑄Δ𝑊
  • DΔ𝐸=Δ𝑄Δ𝑊
  • EΔ𝐸=Δ𝑊Δ𝑄

Questão 6

Um berbequim elétrico tem uma potência média útil de 55 W durante 0,45 s de funcionamento. A potência de saída do berbequim é transferida para um tijolo que tem uma capacidade térmica mássica de 850 J/kg⋅K e uma massa de 1,5 kg. O berbequim e o tijolo estão inicialmente à mesma temperatura. Devido ao atrito, o tijolo aumentou em temperatura 0,012 K enquanto em contacto com a broca do berbequim. Qual é o trabalho útil resultante no tijolo se a broca do berbequim é aquecida 0,25 J?

Questão 7

Uma bala perde 375 J de energia cinética após ser disparada verticalmente para baixo no mar e percorre 12,5 m de água que tem uma densidade de 1‎ ‎020 kg/m3. A trajetória da bala na água pode ser modelada como um cilindro de raio 1,5 mm. Este volume de água aumenta em temperatura 0,25C e tem uma capacidade térmica mássica de 4‎ ‎184 J/kg⋅K. Determine a força média exercida na água pela bala para deslocá-la na sua trajetória. Apresente a resposta com três algarismos significativos.

Questão 8

Um bloco de gelo a uma temperatura de 0C é esmagado por um pistão de massa 5,2 kg que é largado a uma distância de 0,35 m do gelo. Este ato é repetido 2‎ ‎500 vezes. O pistão está inicialmente a uma temperatura de 20C, está a uma temperatura final de 18C e tem uma capacidade térmica mássica de 550 J/kg⋅K. Determine quanto gelo é derretido. Assuma que nenhum trabalho realizado pelo gelo no pistão o aquece. Utilize o valor de 336 KJ/kg para a capacidade térmica mássica de fusão do gelo. Apresente a resposta em gramas com três algarismos significativos.

Questão 9

Água que está inicialmente a mover-se a uma velocidade desprezável cai do limite de uma cascata com 64 m de altura e é recebida numa lagoa em baixo. A temperatura na lagoa é uniformemente 0,025C maior do que a da água antes da cascata. Determine o trabalho realizado na lagoa por quilograma de água que passa na cascata. Utilize o valor de 4‎ ‎184 J/kg⋅K para a capacidade térmica mássica da água. Apresente a resposta com três algarismos significativos.

Questão 10

Parte do gelo é triturado por um pistão sendo lançado ao longo do gelo, conforme mostrado no diagrama. As quantidades 𝑊 e 𝑊 representam o trabalho mecânico e as quantidades 𝑄 e 𝑄 representam aquecimento.

Qual das quatro quantidades representa o aquecimento do gelo pelo pistão?

  • A𝑊
  • B𝑄
  • C𝑊
  • D𝑄

Qual das quatro quantidades representa o trabalho realizado pelo gelo no pistão?

  • A𝑄
  • B𝑊
  • C𝑊
  • D𝑄

Qual das quatro quantidades representa o trabalho realizado pelo pistão no gelo?

  • A𝑊
  • B𝑊
  • C𝑄
  • D𝑄

Qual das quatro quantidades representa o aquecimento do pistão pelo gelo?

  • A𝑄
  • B𝑊
  • C𝑊
  • D𝑄

Que combinação de quantidades representa a mudança na energia interna do gelo?

  • A𝑊𝑊+𝑄𝑄
  • B𝑊𝑊+𝑄𝑄
  • C𝑊𝑊+𝑄𝑄
  • D𝑊𝑊+𝑄𝑄

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